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    [技术]设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-11-06
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 !q*]_1  
    展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 p2Fi(BW*q  
    _NM=9cWd  
    2.模拟任务 1Q9e S&  
    5LxzET"P  
    DOE: :*lB86Ly  
    相位型衍射 $qhVow5~  
    光束整形器 qd?k#Gw&  
    直径:2mmx2mm 4_?*@L1  
    形状:圆形 3 jay V  
    相位级次:16 _l.kbfp@  
    'I)E.DoF  
    e@{8G^o>D  
    3.建模任务:入射光场 5nG$6Hw  
    C)Hb=  
    高斯准直激光光束的光束参数 "8`f x  
    XZ&q5]PJI  
    波长:632.8nm KP!ctlP~  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm }^B=f_Ag  
    xBMhk9b^0  
    M7n|Z{?(  
    :+|os"  
    4.建模任务:期望输出光场 <rFY$ ?x  
    c- ^\YSDMN  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): uCpk1d  
    Z(-@8=0  
    • FWHM-直径:0.5mm [z`m`9Aq  
    • 边缘宽度:50um FA;uu\  
    • 效率:>95% &`[Dl(W  
    • 信噪比(SNR):>30dB [.`#N1-@M  
    • 杂散光:<5% A ZYu/k  
    t6O/Q0_  
    uia-w^F e  
    DcQsdeuQ  
    5.设计方案 %8yX6`lH  
    Y: XxTa*  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 NEh5    
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 u!&Vbo? .B  
    CEos`  
    #~^Y2-C#  
    CzZm C]5  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 j5;eSL@ /  
    gyW##M@{  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }$|uIS  
    • 用户必须输入所需的信息 kyc Z  
    - 入射场 9 &~Rj 9  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) ef=LPCi?  
    - 系统参数 ZO $}m?  
    - 制造条件 3M{/9rR[  
    v1Lu.JQC$  
    NPM}w!  
    ?5!>k^q  
    7.设计过程 |PED8K:rU  
    %Ot^G%34  
    ~Xg@,?Zr  
    S:GX!6>  
    PuhFbgxy  
    )_nc;&%w  
    设计和优化过程由两步完成: )Aky:kM$  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |:i``gFj  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 s:y=X$&M  
    K?q1I<94  
    8.系统模拟 .^S#h (A  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 b;O|-2AR  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 it~>)_7*P  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 J!o[/`4ib  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 V[Jd1T  
    xhIC["z5  
    MhZT<6  
    Yl+r>+^  
    9. 初始几何光学设计的结果 bb6J$NR  
    YoKY&i6r}  
    Y.qlY3iBp  
    0'm4 ) \  
    感兴趣的优化函数 lk6*?EJ  
    • 效率满足(>95%) o5\nqw^  
    • 信噪比不满足(<30db) Y,kTk  
    • 杂散光不满足(>5% AopC xaJ`  
    H|H!VPof]  
    eM*@zo<-  
    4w:_4qyb  
    10. 后续IFTA优化后的结果 eXI^9uH  
           uJ4RjLM`  
    MH`H[2<\!,  
    )x-iru A:  
    Wm nsD!  
    (DCC4%w"  
    感兴趣的优化函数 U<**Est  
    • 效率满足(>95%) QUp()B1  
    • 信噪比满足(<30db) WKFmU0RK  
    • 杂散光满足(<5%) )A a98Eu?2  
    ->x+ p"  
    11.总结 3 [lF  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 -bK#&o,  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 sY=fS2b#)  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 X 5LI  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 2yhtJ9/  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。
     
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